基于ZigBee的老年健康监护系统的研究

安徽理工大学硕士论文中图分类号： TP273 论文编号： 学科分类号： 081101 密 级： 公 开 安徽理工大学硕 士 学 位 论 文基于 ZigBee 的老年健康监护系统的研究作者姓名： 专业名称： 控制理论与控制工程 研究方向： 检测技术与自动化装置 导师姓名： 金 林 高工 导师单位： 安徽理工大学 答辩委员会主席： 论文答辩日期： 年 月 日 安徽理工大学研究生处2012 年 月 日安徽理工大学硕士论文A Dissertation in Control theory and Control engineeringThe research of older health monitoring systembased on ZigBeeCandidate: Liu XiaoqinSupervisor: Jin LinCollege of Electrical and Information EngineeringAnHui University of Science and Technology No.168, Shungeng Road, Huainan ,232001,P.R.CHINA安徽理工大学硕士论文独 创 性 声 明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 安徽理工大学 或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：_ 日期：_年_ 月_ 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解 安徽理工大学 有保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于 安徽理工大学 。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权 安徽理工大学 可以将学位 论文的全部或部分内容 编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日导师签名： 签字日期： 年 月 日 安徽理工大学硕士学位论文摘 要近年来，无线技术获得了快速发展，逐渐从军用转向民用。多种多样的无线技术标准也随着科学的进步而产生，如：Wi-Fi，ZigBee，蓝牙等。伴随着无线技术的发展，一个崭新的研究领域无线传感器网络成为当今最为关注的课题。这种将传感器技术和无线技术的融合，为远程医疗健康监护提供了很好的解决平台。本文集嵌入式、无线传感网络、ZigBee、计算机等技术于一体，以 TI 公司推出的 CC2430 芯片为核心处理器，设计了基于 ZigBee 的老年健康监护系统。本健康监护系统包括了对老年人的血压、脉搏和体温等生理信息的采集和对老年人跌倒信号的采集；然后通过 ZigBee 无线网络将采集到的信息传送到网关节点；网关节点通过串口再将数据传送到监护基站，运行在监护基站上的监护软件可以实时将采集到的信息进行显示、存储。本系统可以部署在家庭和养老院等场所，通过从 ZigBee 网络拓扑结构、网络的覆盖范围和组网的灵活性等方面分析，确定在家庭里采用星形网络拓扑结构，在养老院中采用树形网络拓扑结构。整个系统分为生理参数采集模块、跌倒检测模块、路由节点模块、网关节点模块和上位机监护软件模块。其中跌倒检测模块采用了数字型三轴加速度传感器ADXL345，并根据跌倒过程中加速度的变化特征得出跌倒的判断依据，并利用ADXL345 内部中断功能和运动检测功能实现了跌倒检测算法。通过对 ZigBee 的几种路由算法的分析，本文选用了 Cluster-tree+AODVjr 路由算法，并对其进行了改进。最后对 ZigBee 协议软件架构即 Z-Stack 进行了研究，实现了 ZigBee 网络的组建和各网络节点的软件设计。图 55 表 13 参 49关键字：无线传感网络；ZigBee；健康监护；跌倒检测；路由算法分类号：TP273摘 要I安徽理工大学硕士学位论文AbstractIn recent years, The development of wireless technology is rapid, and its application gradually transform from military to civilian. All kinds of wireless technology standard produce with the development of science, such as: Wi-Fi, ZigBee, and Bluetooth. With the development of wireless technology, a new research area that is wireless sensor network has become the hot subject. The combination of sensor technology with wireless technology provides a platform for Remote health monitoring.In this paper, embedded system, wireless sensor network, ZigBee and computer technology are consist of the whole system. Take the TI Company as a example, it design a system of monitoring elder health, and the core processor of this system is CC2430. The sample signals of the monitoring system are elder blood pressure, pulse, temperature and the signal of tumble. Then through ZigBee wireless network transmitted collected information to gateway node, gateway node through serial port send data to monitoring stations, monitoring software can real-time show and memory collected information. This system can be deployed in the house and nursing homes or other places, through analyze topological structure of ZigBee network topology, coverage of network and the flexibility of network to establish star topological structure of network in house, and to use tree topological structure of network in geracomium. The whole system can be divided into physical parameter acquisition module, fall detection module, routing node module, gateway node module and PC monitoring software module. In which the sensor of fall detection module is digital three axis acceleration sensor ADXL345, it according to the change of acceleration in the process of tumble as the judgment basis of tumble, and to realize the detection algorithm of stumbling by using interrupt function and motion detection function of ADXL345. Through analyze several routing algorithm of ZigBee to improve these algorithms, in this paper there mainly use Cluster-tree + AODVjr routing algorithm. In the last of this paper, this section researched agreement software architecture of ZigBee then realized the establishment of ZigBee network and